核外電子-原子物理學

第十章原子核

核外電子-原子物理學原子核-原子核物理學

§10.1原子核的基本性質(zhì)一、原子核的電荷和電荷數(shù)二、原子核的質(zhì)量和質(zhì)量數(shù)三、原子核的成分四、原子核的大小五、原子核的自旋和磁矩六、原子核的宇稱、電四極矩、統(tǒng)計性和同位旋七、原子核的結(jié)合能一、原子核的電荷與電荷數(shù)原子核的一個重要特征是它的電荷。由盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型可知：

原子序數(shù)為Z的原子的中心有一個帶有正電量為Ze的原子核。即aq=+Ze

Z是原子序數(shù)，e是基本電荷，其數(shù)值為一個電子電量的絕對值。二、原子核的質(zhì)量與質(zhì)量數(shù)

原子核的另一重要特征是它的質(zhì)量。MN=MA–Zme原子質(zhì)量=原子量×原子質(zhì)量單位原子質(zhì)量單位：核素質(zhì)量數(shù)核素質(zhì)量1H11.00782522H22.01410223H33.016049712C1212.000000

13C1313.00335414N1414.003074415N1515.000108早先人們只知電子和質(zhì)子這兩種基本粒子，當發(fā)現(xiàn)原子核可放出電子（β衰變），自然使人們推測核是由電子和質(zhì)子組成的。但這引起許多矛盾。其中，不確定關(guān)系指出核“裝不下”電子。1932年查德威克發(fā)現(xiàn)了中子后，才知核是由質(zhì)子和不帶電的中子組成的，它們的質(zhì)量相近海森伯統(tǒng)稱它們?yōu)楹俗?，并認為質(zhì)子和中子僅僅是核子的兩種不同狀態(tài)（同位旋）。三、原子核的成分

質(zhì)子，中子統(tǒng)稱為核子。用A表示一個原子核中所含的核子數(shù)，N表示中子數(shù)Z表示質(zhì)子數(shù)，顯然：原子核是由質(zhì)子和中子組成的多粒子系統(tǒng)。A=Z+N

1、成分：2、核子：3、核素符號：4、同位素：Z相同，N不同的核素。5、同量異位素：A相同，Z不同的核素。7、核素圖：是以Z為橫坐標，以N為縱坐標構(gòu)

成的圖。每一個核素在圖中有一

確定的位置。6、目前已知的核素：約2000個，其中有300

多個是天然存在的，280個是穩(wěn)定的，30多個是放射性的；1600多個是人工制造的理論上預(yù)言能夠制造出Z=114的超重元素。核素圖核素圖質(zhì)子數(shù)可能的超重元素島不穩(wěn)定海洋已知核素半島ZNZ=1141、穩(wěn)定核素集中在Z=N的直線上或緊靠它的兩側(cè)，構(gòu)成穩(wěn)定核素區(qū)。3、Z<84的核素有一個或幾個穩(wěn)定的同位素;Z>84的以及質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)過多的核都是不穩(wěn)定的放射性的同位素。2、穩(wěn)定核素中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之比：輕核為1；最重的核N/Z1.6四、原子核的大小

多數(shù)原子核基本上是球形，實驗測量出原子核的半徑，得到核半徑的經(jīng)驗公式：原子核的體積近似地與質(zhì)量數(shù)成正比：R=r0A1/3r0=1.4×10-15m=1.4fm1、半徑：2、體積：3、密度：u=1.6610-27Kg;r0=1.4fm1017Kg/m3=1014/m3密度大得驚人！原子核是物質(zhì)緊密集中之處！核的質(zhì)量密度是水的密度的1014倍，也是地球平均密度的1014倍。五、原子核的角動量和磁矩1.原子核的角動量2.原子核的磁矩原子核和原子一樣也具有角動量，這是因為每個核子都有自旋，且自旋都為1/2，因此具有固有角動量（自旋角動量），與電子一樣，都是。核子在核內(nèi)還有軌道運動，核子的自旋和軌道角動量的矢量和就是原子核的角動量,習慣上也稱它為原子核的自旋，并用PI表示，PI是量子化的。I稱為核自旋量子數(shù)。（1）原子核的角動量1.原子核的角動量MI稱為核磁量子數(shù)。PIZ的最大值：PI=I通常用來表示核角動量的大小.若以為單位,則角動量的大小就可用I來表示。（2）PI在某特殊方向投影的數(shù)值為；根據(jù)角動量的相加規(guī)則，容易證明，A為奇數(shù)的原子核，它的I一定是半整數(shù)，A為偶數(shù)的原子核，它的I一定是整數(shù)。這和前面講的，A為奇數(shù)的原子核是費米子，A為偶數(shù)的原子核為玻色子一致。下表列出了一些原子核的I值。

n1/2-1.91280

1H1/2+2.79255

2H1+0.8573484He006Li1+0.82189

7Li3/2+3.25586

9Be3/2-1.1774

原子核Iμ′I（核磁子）

14N1+0.40365

15N1/2-0.28299

20Ne00

23Na3/2+2.21711

39K3/2+0.309

40K4-1.291

41K3/2+0.215原子核Iμ′I（核磁子）

原子核的角動量（核自旋）可以從原子光譜的超精細結(jié)構(gòu)，或從分子光譜測得。例如，當用分辨本領(lǐng)更高的光譜儀觀察鈉的光譜時，會發(fā)現(xiàn)鈉主線系第一條譜線D雙線的D1線（）由相距為0.023埃的兩條線組成,D2線由相距為0.021埃的兩條線組成.這就是原子光譜的超精細結(jié)構(gòu)。3P3/23P1/2F2=I+1/2FI=I-1/23P3S5893AD5896AD15890AD23P3/23P1/23S1/2(a)(b)(c)（3）原子光譜的超精細結(jié)構(gòu)PF的數(shù)值也是量子化的,其值為：F=I+J,I+J-1,…I-J

如果JI,F有2I+1個值;如果IJ,F有2J+1個值。不同F(xiàn)的狀態(tài)具有不同能量，于是原來不考慮核自旋（F=J為定值）的能級又分裂成（2I+1）或（2J+1）個子能級。PF=PJ+PI

產(chǎn)生超精細結(jié)構(gòu)的原因是因為原子核有角動量(核自旋)。原子的角動量，在考慮了核自旋后，應(yīng)當?shù)扔陔娮拥慕莿恿颗c核自旋的矢量和，即2.原子核的磁矩原子核內(nèi)的質(zhì)子帶電，它的“軌道”運動產(chǎn)生“軌道磁矩”，另外質(zhì)子和中子本身還有與自旋相關(guān)的磁矩，理論和實驗都證明原子核和核子都具有磁矩，中子和質(zhì)子的磁矩為：mN為核子質(zhì)量，gp和gn是朗德因子。（1）核子的磁矩（2）核磁子：實驗上測出：

μp=2.79276μN

μn=-1.191315μN

=0.505038×10-27焦耳/特斯拉則可算出所以核磁子μN比玻爾磁子B小了三個數(shù)量級。

玻爾磁子：由于電子的質(zhì)量3、原子核的磁矩：就是質(zhì)子的軌道磁矩，質(zhì)子、

中子的自旋磁矩的總和。gI因子的數(shù)值不能通過公式計算,只能由實驗測得。μI在給定正方向的投影值為：在Z方向最大投影值為：若以μN為單位,則核磁矩的大小為：gII。MI=I,I-1,,-I+1,-I

n1/2-1.91280

1H1/2+2.79255

2H1+0.8573484He006Li1+0.82189

7Li3/2+3.25586

9Be3/2-1.1774

原子核Iμ′I（核磁子）

14N1+0.40365

15N1/2-0.28299

20Ne00

23Na3/2+2.21711

39K3/2+0.309

40K4-1.291

41K3/2+0.215原子核Iμ′I（核磁子）（1）質(zhì)子的磁矩不是一個核磁子；中子雖然不帶電但也有磁矩。這都清楚的表明，它們不是點粒子，肯定是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的粒子。上表給出了某些原子核的磁矩（2）氘核是由一個質(zhì)子和一個中子組成的。質(zhì)子和中子磁矩值之和雖然非常接近于氘核的磁矩值，但并不完全相等，而是多出0.0222個核磁子。其它原子核的磁矩也是如此，都不等于組成它的所有核子的磁矩之和。這一事實說明了核內(nèi)各核子間存在著復(fù)雜的相互作用。從表中可以看出：要正確計算原子核的磁矩數(shù)值，必須考慮核內(nèi)核子的運動狀態(tài)。核的磁矩除了自旋磁矩外,還要考慮軌道磁矩。核磁矩可用核磁共振等方法測定。六、原子核的宇稱、電四極矩、

統(tǒng)計性和同位旋

1.原子核的宇稱2.原子核的電四極矩3.原子核的統(tǒng)計性4.同位旋（1）空間反演變換：

（x，y，z）（-x，-y，-z）（2）宇稱：

是表示描述微觀粒子體系狀態(tài)的波函數(shù)在空間反演變換下的奇偶性的物理量。

（x，y，z）=（-x，-y，-z）（偶宇稱）

（x，y，z）=-（-x，-y，-z）（奇宇稱）（3）宇稱守恒：

孤立體系的宇稱不會從偶性變?yōu)槠嫘曰驈钠嫘宰優(yōu)榕夹浴?.原子核的宇稱i=一個原子核的宇稱不會改變、除非發(fā)射或吸收具有奇宇稱的光子或其它粒子（光子宇稱是奇性）。

=123………….;

（x，y，z）=(-1)（-x，-y，-z）

(…..ri…...)=(-1)i

(….-ri……)

{偶數(shù),宇稱為偶奇數(shù),宇稱為奇（4）原子核的宇稱：（5）弱相互作用中宇稱不守恒：1956年，李政道和楊振寧提出后,經(jīng)吳鍵雄用衰變的實驗加以證實，是近代物理學史中的一個重大突破。實驗上發(fā)現(xiàn)原子核總是具有確定的宇稱，不是奇，就是偶。而且N，Z都為偶數(shù)的核，它基態(tài)的宇稱總是偶的。原子核激發(fā)態(tài)的宇稱既有和基態(tài)宇稱相同的，也有相反的。2.原子核的電四極矩（1）原子核的電偶極矩：

D=erp0（2）電四極矩：（3）橢球形核：

Q是核偏離球形的量度ba對稱軸a>b,Q>0a<b,Q<0

原子核Q(10-28)m2

0

0+.000273+0.02+0.02-0.005-0.0789+1.14-0.30+5.903.原子核的統(tǒng)計性（1）交換對稱性：

兩個相同的粒子互相交換時對波函數(shù)的影響

（r1，r2。。。ri。。。rj。。。rn）=±

（r1，r2。。。rj。。。ri。。。rn）

（“+”號交換對稱）（“-”號交換反對稱）（2）費米子和玻色子：

費米子：自旋為半整數(shù)的粒子，如電子、質(zhì)子、中子等遵從費米-狄拉克統(tǒng)計規(guī)律，受泡利原理限制，波函數(shù)是交換反對稱的。玻色子：自旋為零或整數(shù)的粒子，如光子、中子等遵從玻色-愛因斯坦統(tǒng)計規(guī)律，不受泡利原理限制，波函數(shù)是交換對稱的。A為奇數(shù)的原子核是費米子，遵從費米-狄拉克統(tǒng)計。A為偶數(shù)的原子核是玻色子，遵從玻色-愛因斯坦統(tǒng)計。（4）氮核不可能由質(zhì)子和電子組成，由統(tǒng)計性判斷：A=14是玻色子（由質(zhì)子和中子組成）A=21是費米子（由質(zhì)子和電子組成）（3）原子核的統(tǒng)計性：4.同位旋1、為了區(qū)分核子的兩個不同狀態(tài)而引入的自由度2、質(zhì)子和中子是核子的兩個不同狀態(tài)，質(zhì)子是帶電狀態(tài)，中子是不帶電狀態(tài)。

核子同位旋為I=1/2核子同位旋第三分量I3=1/2質(zhì)子（帶電態(tài)）-1/2中子（不帶電態(tài)）{七、原子核的結(jié)合能1.質(zhì)量虧損

2.原子核的結(jié)合能

3.平均結(jié)合能（比結(jié)合能）原子核的質(zhì)量總是小于組成它的所有核子的質(zhì)量和，兩者質(zhì)量之差稱為質(zhì)量虧損。m=[ZmH+（A-Z）mn]-M

一、質(zhì)量虧損：例如氘核質(zhì)子質(zhì)量1.007277u+中子質(zhì)量1.008665u2.015942u-氘核質(zhì)量2.013552u0.002390u式中mH是氫原子的質(zhì)量,

M是元素原子的質(zhì)量。為什么質(zhì)子和中子結(jié)合有質(zhì)量虧損呢?從愛因斯坦的相對論的質(zhì)能關(guān)系可以找到答案。質(zhì)子和中子結(jié)合形成氘，必然要放出一部分能量－氘的結(jié)合能。這個能量就來源于質(zhì)量虧損Δmc2。實驗也證實這個結(jié)論。若用2.225MeV光子照射氘核，它將一分為質(zhì)子和中子。任何兩粒子的結(jié)合都要釋放能量，都會伴隨有質(zhì)量虧損，只是大小不同而已，例如一個電子和一個質(zhì)子結(jié)合成氫，其質(zhì)量虧損很小，僅為13.6eV/c2，常被忽略。2.原子核的結(jié)合能：（1）定義：分散的核子結(jié)合成原子核時所釋放出

的能量稱為原子核的結(jié)合能。（2）計算公式：

E=mC2=m（u）931.5MeV/u

3.平均結(jié)合能（比結(jié)合能）（1）若干分散的核子組成原子核時，平均每個核子所釋放的能量或把原子核分離成單個核子時，平均需要供給每個核子的能量。（2）平均結(jié)合能的物理意義：標志著原子核的穩(wěn)定性。（3）計算公式：

（4）平均結(jié)合能曲線（A）兩頭低中間高：中等質(zhì)量的原子核（A：

40--120）平均結(jié)合能比輕核和重核的大。

約為8.6MeV。

這預(yù)示著：重核裂變，輕核聚變都可以獲

得原子能。（B）質(zhì)量數(shù)A>30的原子核，平均結(jié)合能變化不

大。說明EA顯示出核力的飽和性。（C）質(zhì)量數(shù)A<30的原子核，平均結(jié)合能隨A的

變化顯示周性，最大值都在A等于4的倍

數(shù)處。核素結(jié)合能B（MeV）比結(jié)合能（MeV·Nu-1)2.2241.1128.4812.82728.307.0731.995.3339.245.6192.17.68

104.667.48

115.497.70111.957.46127.617.98131.767.75

一些核素的結(jié)合能和比結(jié)合能

核素結(jié)合能B（MeV）比結(jié)合能（MeV·Nu-1)

128.227.54147.807.78342.058.55492.38.79915.28.551087.68.431103.58.421112.48.431636.47.871783.87.591801.67.57返9.1§10.1原子核的基本性質(zhì)一.原子核的質(zhì)量和大小(一)、原子核的質(zhì)量原子的質(zhì)量=原子核的質(zhì)量+核外電子的電子的質(zhì)量-電子的結(jié)合能(可以忽略)1．原子質(zhì)量單位原子核的質(zhì)量通常采用作為單位2．原子核的質(zhì)量數(shù)3．質(zhì)譜儀

能通過狹縫的離子：

離子在磁場中作圓周運動

由此可以算出離子的質(zhì)量，進而算出原子及原子核的質(zhì)量。(二)、原子核的大小數(shù)量級：

(三)、原子核的密度原子核的密度為一常數(shù)，而且核的密度非常大。二、原子核的電荷是核外電子數(shù)，即原子序數(shù)，也稱核電荷數(shù)。e=1.60217733×10-19C，三.原子核的組成--質(zhì)子和中子組成1919年．盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子：氫核---質(zhì)子：帶一個單位正電荷1932年，查德威克發(fā)現(xiàn)了中子核子--中子和質(zhì)子

核素和核素圖核素：凡具有相同的原子序數(shù)Z、中子數(shù)N及能量狀態(tài)的原子核稱為一種核素。元素：Z一定的原子。同位素：Z相同、N不同的核素、、是H的三種同位素。

同中子素：N相同、Z不同的核素，、。同質(zhì)異能素：N、Z相同、而能量狀態(tài)不同的核素，如、同量異位素：A相同、Z不同的核，如四.原子核的自旋和磁矩

1、原子核自旋原子核的角動量稱為核自旋原子核的自旋是所有核子的自旋角動量和軌道角動量的矢量和：原子核角動量量子數(shù)，稱為核自旋量子數(shù)，它可以是整數(shù)，也可以是半整數(shù)。原子核角動量在空間某一選定方向的投影：也是量子化的。：核自旋磁量子數(shù)共個值。1．A為奇數(shù)的核(奇A核)，I為半整數(shù)2．Z、N都為偶數(shù)的核(偶-偶核)，3．Z、N都為奇數(shù)的核(奇-奇核)，I為整數(shù)2、原子核的磁矩電子的角動量與相應(yīng)的磁矩之間的關(guān)系為：原子核也有磁矩，它與角動量的關(guān)系為：核磁子遠小于玻爾磁子，可見原子核的磁矩比電子的磁矩小得多，因此產(chǎn)生的超精細結(jié)構(gòu)譜線也比精細結(jié)構(gòu)譜線間距小得多。在外場方向的取向也是量子化的，它在外場方向的投影：在外場方向的最大值為：測量原子核磁矩的重要方法之一是核磁共振?！?0.2原子核力和結(jié)合能核力：核子之間的相互作用力。

一、核力的基本性質(zhì)1．核力是短程力，只在數(shù)量級的范圍內(nèi)發(fā)生作用。

~：引力<：斥力>：消失2．核力是一種強相互作用核力的強度比庫侖力大一百倍3．核力近似地與電荷無關(guān)4．核力是具有飽和性的交換力核力的飽和性：核子只與它最靠近的幾個核子有相互作用。核的密度近似地為一常數(shù)，核的結(jié)合能近似地與核子數(shù)成正比，核力是交換力：核子之間通過交換某種媒介粒子而發(fā)生相互作用。1935年，湯川秀樹提出了核力的介子理論：核力是一種交換力，核子之間通過交換某種媒介粒子而發(fā)生相互作用，并估計這種媒介粒子的質(zhì)量約為電子靜止質(zhì)量的200倍，介于質(zhì)子和電子之間，故稱為介子。1947年，鮑威爾在宇宙射線中發(fā)現(xiàn)了介子，稱為介子，有、、三種，質(zhì)量分別為、、

不同核子的相互作用通過發(fā)射或吸收介子而產(chǎn)生，相當于兩核子之間的位置發(fā)生交換，核力為交換力。二、原子核的結(jié)合能

1．原子核的質(zhì)量虧損2．原子核的結(jié)合能研究發(fā)現(xiàn)：當核子與核子結(jié)合成原子核時，將釋放能量3．平均結(jié)合能表示將一個核子放到原子核中平均釋放的能量，或把一個核子從原子核中所需的能量。的大小表示核子之間結(jié)合的緊密程度。大，表示核子結(jié)合的緊密。(1)A<30的輕核，平均結(jié)合能表現(xiàn)出周期性的變化，凡A等于4的倍數(shù)的核，有最大值。(2)中等核(A=30~120)的結(jié)合能較大，輕核和重核的較小獲得核能的途徑有兩個：重核裂變和輕核聚變。(3)中等核的變化不大，，顯示了核力的飽和性，即一個核子只同附近的幾個核子有作用力，而不是同所有的核子都有作用?！?0.3原子核結(jié)構(gòu)模型一、液滴模型將原子核比作一個密度極大的、不可壓縮的核液滴，而將核子比作液滴中的分子。1．實驗依據(jù)（1）核力是飽和力，即原子核中的每個核子只與其鄰近地幾個核子有相互作用。（2）原子核的密度幾乎是一個常數(shù)，故原子核具有不可壓縮性。

2．原子核結(jié)合能的半經(jīng)驗公式§10.4原子核放射衰變一、放射性衰變規(guī)律（一）、放射性的發(fā)現(xiàn)

1896年，法國物理學家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)：鈾礦物能自發(fā)地發(fā)射穿透力很強并能使照相底版感光的不可見射線。1898年，居里夫婦又發(fā)現(xiàn)了釙和鐳，并發(fā)現(xiàn)它們也能自發(fā)地放射出射線。

放射性衰變：核素自發(fā)地放射出某種射線而變成另一種核素、或同激發(fā)態(tài)過渡到基態(tài)的現(xiàn)象。凡能發(fā)生放射性衰變的核素叫放射性核素。放射性物質(zhì)放出的射線主要有三種：1．射線：即氦原子核，貫穿本領(lǐng)很小，電離作用很強。2．射線：是電子流，有較大的貫穿本領(lǐng)和較小的電離作用，其貫穿本領(lǐng)大約是射線的100倍。3．射線：是光子流，即波長很短的電磁波，在電磁波譜上排在x射線之后，有最大的貫穿本領(lǐng)和最小的電離作用。放射性現(xiàn)象的研究是獲悉原子核內(nèi)部狀況的重要途徑之一（二）、放射性衰變的基本規(guī)律

放射性衰變要遵守：電荷守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、質(zhì)量和能量守恒、動量守恒。

1．指數(shù)衰變規(guī)律

代表一個原子核在單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的幾率，稱為衰變常數(shù)

2．半衰期放射性物質(zhì)的原子核的數(shù)目衰變到原來數(shù)目的一半時所經(jīng)過的時間叫半衰期。3．平均壽命一個原子核在衰變前存在的時間叫做它的壽命。

所有原子核壽命的平均值稱為平均壽命。當時－各個原子核的壽命不同，但平均壽命卻具有確定的值。放射性核素的和，它們是每個核素的特征量，不同的核素差別很大。我們可以根據(jù)測量的判斷它屬于哪種核素例1：已知的衰變常數(shù)為，試求它的半衰期和平均壽命。（三）、放射性活度表明放射性活度隨時間的衰變?nèi)苑闹笖?shù)衰變規(guī)律。單位：國際單位制中，放射性活度的單位為“貝克勒爾”，記作“Bq”，1Bq=1次衰變/秒1居里(Ci)=次衰變/秒=Bq放射源所含放射性物質(zhì)的原子核數(shù)：放射源所含放射性物質(zhì)的質(zhì)量：二、衰變－原子核自發(fā)地放射出粒子而發(fā)生的衰變（一）、衰變條件和衰變能１、衰變能：原子核在衰變過程中釋放的能量，用Q表示

２、衰變條件

３、衰變能的釋放形式例：判斷是否發(fā)生衰變。（二）、能譜和原子核能級測得粒子的動能有六種，

此外有能量不同五種射線。

粒子能譜具有分立特性－原子核具有分立的能量狀態(tài)。

三、衰變（一）、衰變能譜與中微子微設(shè)

1．衰變能譜(1)粒子能量連續(xù)分布(2)

具有確定的最大值，且

(3)曲線有一極大值，此處粒子能譜引發(fā)的困境：

第一，粒子能譜是連續(xù)的，而原子核具有分立能級。第二，能量不守恒？

第三，角動量不守恒？2．中微子假設(shè)1930年，泡利提出了中微子假設(shè)，成功地解釋了上述矛盾，并被以后的實驗所證實泡利認為：當放射性物質(zhì)發(fā)生衰變時，除了放出粒子外，還要放出一個中性粒子，其靜止質(zhì)量幾乎為0，故稱為中微子。中微子分為兩種：中微子和反中微子，它們的質(zhì)量完全相同，都不帶電荷，但自旋方向不同。由于三者之間的分配是任意的，所以粒子的能量是連續(xù)的，形成了連續(xù)譜。

假設(shè)中微子的自旋和電子一樣為，則衰變前后的角動量守恒。由于，，，衰變能主要在電子和中微子之間分配，當時，，其余情況下，1956年，從實驗上發(fā)現(xiàn)了中微子。1．衰變：

衰變條件：

＞0，即（二）、衰變的三種類型及衰變條件衰變時核電荷數(shù)改變而核子數(shù)不變的衰變

能量守恒：

2．衰變：

3．K俘獲：原子核俘獲一個核外軌道上的電子而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€原子核的過程。能量守恒：

發(fā)射X標識譜

產(chǎn)生俄歇電子四、衰變（三）、衰變的機制費米認為：衰變的本質(zhì)在于衰變時在原子核中受束縛的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子或一個質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶樱鴮壍婪@來說，其本質(zhì)就是俘獲軌道電子而轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶樱毫＃俗拥牟煌瑺顟B(tài)之間躍遷的產(chǎn)物，事先并不存在于核內(nèi)。衰變是電子-中微子場與原子核的相互作用----弱相互作用。原子核通過發(fā)射光子從激發(fā)態(tài)躍遷到較低能態(tài)的過程

五、放射系1．釷(

)系2．鈾(

)系3．錒(

)系

4．镎(

)系，六、放射性衰變規(guī)律在地質(zhì)考古上的應(yīng)用在考古工作中，可以用來推算年代射線應(yīng)用－在醫(yī)學，農(nóng)業(yè)，工業(yè)§10.５原子核反應(yīng)原子核反應(yīng)：用具有一定能量的粒子轟擊一個原子核，使其放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾略雍说倪^程。一、核反應(yīng)的一般規(guī)律（一）、核反應(yīng)的守恒律1．幾個著名的核反應(yīng)(1)歷史上第一個人工核反應(yīng)

(２)．第一個在加速器上實現(xiàn)的核反應(yīng)3．核反應(yīng)中的守恒定律電荷數(shù)守恒：反應(yīng)前后總電荷數(shù)不變質(zhì)量數(shù)守恒：反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不變質(zhì)量守恒：反應(yīng)前后總的運動質(zhì)量保持不變能量守恒：反應(yīng)前后粒子的總能量是守恒的動量守恒：即反應(yīng)前后體系的總動量守恒此外還有角動量、宇稱、統(tǒng)計性、同位旋等都是守恒量。

（二）、核反應(yīng)的機制１、復(fù)合核過程２、直接反應(yīng)過程（三）、核反應(yīng)中的能量1．反應(yīng)能Q：核反應(yīng)中所放出的能量靜質(zhì)量：

總質(zhì)量：

動能：

總能量：

+

-

=[

+

-

-

]右邊表示反應(yīng)前后物質(zhì)總靜止質(zhì)量差所相應(yīng)的能量；左邊表示反應(yīng)前后總動能之差，稱為反應(yīng)能(1)Q>0放能反應(yīng)例1試計算反應(yīng)的反應(yīng)能。(2)Q<0吸能反應(yīng)例2由靜止質(zhì)量計算的Q值。2．Q方程Q=

+

-動量守恒：3．反應(yīng)閾能

能使核反應(yīng)得以實現(xiàn)的入射粒子的所必須具有的最小動能，即只有當時反應(yīng)才能發(fā)生。4．核反應(yīng)的類型

按入射粒子的類型分：(粒子、質(zhì)子、中子、氘核、光子)引起的核反應(yīng)。按入射粒子的能量分：低能(

)、中能(

)、高能(

)核反應(yīng)。按靶核質(zhì)量分：輕核(A<25)、中等核(25<A<80)、重核(A>80)核反應(yīng)?！?0.6原子核裂變

原子核裂變是一個重原子核分裂成兩個質(zhì)量相差不遠的碎塊的現(xiàn)象。

一、裂變過程A=236，EB=7.6MeV；A=118，EB=8.5MeV一個鈾核：

一克鈾：

這相當于2.5t煤完全燃燒時放出的能量。

二、裂變機制—液滴模型在裂變前，原子核處于能量最低的基態(tài)，呈球形。核內(nèi)的質(zhì)子、中子在不停地運動。核子之間有核力，質(zhì)子之間有庫侖斥力。當中子轟擊重核時，重核吸收中子形成復(fù)合核，能量增加，核子振蕩加劇，由球形變成橢球形。這時核內(nèi)各核子間距離增加核力減小，而庫侖斥力則使原子核進一步增大，形成啞鈴狀。當啞鈴形的兩端之間的庫侖斥力大于中間收縮部分核子間總的核力時，形變不能恢復(fù)，原子核分裂成兩塊，放出中子，同時釋放能量。三、鏈式反應(yīng)實現(xiàn)核裂變的鏈式反應(yīng)條件1.中子產(chǎn)額和慢化減速劑-重水和石墨2.臨界體積倍增系數(shù)：方法1是濃縮天然鈾中的比例。方法2是加大鈾堆的體積至臨界體積，增加中子數(shù)。四.原子反應(yīng)堆堆芯－核燃料、中子減速劑和冷卻劑由堆芯、中子反射層、控制系統(tǒng)和屏蔽層等五.原子彈

臨界體積約1公斤.達到超臨界狀態(tài)的方法：§7.7原子核聚變核聚變：幾個輕核聚合成較重核的過程重核中等質(zhì)量核放出能量輕核中等質(zhì)量核放出能量1.聚變能約為裂變能的四倍2.聚變反應(yīng)的原料是氘.而核裂變的原料是鈾怎樣實現(xiàn)核聚變？考慮到以下兩個因素：(1)熱運動的能量是麥克斯韋分布。(2)隧道效應(yīng)熱核反應(yīng)溫度要求：

勞遜判據(jù)

任何物質(zhì)在溫度高達幾百萬度時，原子離解為正離子和電子。當溫度升高到上億(108)度時，形成正離子與等量電子同時存在的等離子體。

等離子態(tài)的物質(zhì)是很難被穩(wěn)定地約束起來的，但是為了熱核聚變的反應(yīng)能夠有效地進行，對等離子體的密度和被約束的時間有一定的要求。等離子體約束－引力約束、慣性約束和磁約束慣性約束－聚變材料自身慣性引力約束－用引力磁約束二、太陽能的來源－來源于太陽中的熱核反應(yīng)。

太陽內(nèi)部主要有兩種核反應(yīng)：

1．氫鏈反應(yīng)：2．碳氫循環(huán)2．碳氫循環(huán)太陽的核聚變是引力約束三、氫彈氫彈用氘和氚等輕核聚變反應(yīng)用原子彈－激發(fā)熱核反應(yīng)氫彈中的聚變反應(yīng)是不可控制氫彈用氘和氚等輕核聚變反應(yīng)氫彈核聚變是慣性約束四、激光核聚變－受控核聚變1.可為人類找到一種取之不盡的清潔能源．2.可以研制真正干凈的核武器.3.可以用它代替部分核試驗。五、激光冷卻與原子搏陷

銣原子系統(tǒng)中的玻色－愛因斯坦凝聚演講完畢，謝謝觀看！94歐債危機3解救方案1歐債危機簡介4近年動態(tài)聚焦2危機原因深究5歐債危機與中國歐債危機的全面觀歐債危機95相關(guān)概念主權(quán)債務(wù)：指一國以自己的主權(quán)為擔保向外，不管是向國際貨幣基金組織還是向世界銀行，還是向其他國家借來的債務(wù)主權(quán)債務(wù)違約:現(xiàn)在很多國家，隨著救市規(guī)模不斷的擴大，債務(wù)的比重也在大幅度的增加主權(quán)信用評價:體現(xiàn)一國主權(quán)債務(wù)違約的可能性，評級機構(gòu)依照一定的程序和方法對主權(quán)機構(gòu)（通常是主權(quán)國家）的政治、經(jīng)濟和信用等級進行評定，并用一定的符號來表示評級結(jié)果。1歐債危機簡介96歐債危機，全稱歐洲主權(quán)債務(wù)危機，是指自2009年以來在歐洲部分國家爆發(fā)的主權(quán)債務(wù)危機。歐債危機是美國次貸危機的延續(xù)和深化，其本質(zhì)原因是政府的債務(wù)負擔超過了自身的承受范圍。歐債危機簡介97開端三大評級機構(gòu)的卷入發(fā)展比利時，西班牙陷入危機蔓延龍頭國受到影響升級7500億穩(wěn)定機制達成歐債危機簡介發(fā)展過程981歐債危機簡介歐豬五國PIIGS（PIIGS—歐債風險最大的五個國家英文名稱第一個字母的組合）希臘——債務(wù)狀況江河日下

葡萄牙——債務(wù)將超經(jīng)濟產(chǎn)出西班牙——危險的邊緣意大利——債務(wù)狀況嚴重愛爾蘭——債務(wù)恐繼續(xù)增加99目前，希臘屬歐盟經(jīng)濟欠發(fā)達國家之一，經(jīng)濟基礎(chǔ)較薄弱，工業(yè)制造業(yè)較落后。海運業(yè)發(fā)達，與旅游、僑匯并列為希外匯收入三大支柱。農(nóng)業(yè)較發(fā)達，工業(yè)主要以食品加工和輕工業(yè)為主。希臘已陷入經(jīng)濟衰退5年，債務(wù)危機持續(xù)2年多，已經(jīng)給希臘經(jīng)濟、政治和社會帶來了極大的破壞。嚴重經(jīng)濟衰退帶來的直接后果是，失業(yè)率高企，民眾生活每況愈下。與此同時，政府收入銳減，償債目標一再被推遲。2011年11月，希臘失業(yè)率高達21%，超過100萬人待業(yè)。。目前，希臘社會階層情緒對立嚴重，普通民眾認為，正是當權(quán)者無所作為，才將這個國家引向了目前這種災(zāi)難性局面。而政府官員普遍存在的貪污腐敗和無所作為，更是加重了民眾的不滿。希臘債務(wù)危機100葡萄牙是發(fā)達國家里經(jīng)濟較落后的國家之一，工業(yè)基礎(chǔ)較薄弱。紡織、制鞋、旅游、釀酒等是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。軟木產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的一半以上，出口位居世界第一。經(jīng)濟從2002年起有所下滑，2003年經(jīng)濟負增長1.3%。2004年國內(nèi)生產(chǎn)總值為1411.15億歐元，經(jīng)濟增長1.2%。2005年國內(nèi)生產(chǎn)總值為1472.49億歐元，人均國內(nèi)生產(chǎn)總值為13800歐元，經(jīng)濟增長率為0.3%。葡萄牙債務(wù)危機1012010年1月11日，穆迪警告葡萄牙若不采取有效措施控制赤字將調(diào)降該國債信評級。

2010年4月，葡萄牙已經(jīng)呈現(xiàn)陷入主權(quán)債務(wù)危機的苗頭。葡萄牙當時的公共債務(wù)為GDP的77%，與法國處于相同水平；但是，企業(yè)以及家庭、人均的債務(wù)均超過了希臘和意大利，高達GDP的236%，葡萄牙債券已被投資者列為世界上第八大高風險債券。2011年3月15日，穆迪把對葡萄牙的評級從A1下調(diào)至A3。穆迪稱，葡萄牙將面對很高的融資成本，是否能夠承受尚難預(yù)料，該國財政緊縮目標能否如期實現(xiàn)也存在變數(shù)。再考慮到全球經(jīng)濟形勢仍不明朗、歐洲中央銀行可能提高利率以及高油價帶來更高經(jīng)濟運行成本，該機構(gòu)決定下調(diào)該國主權(quán)信用評級。102惠譽2010年12月把葡萄牙主權(quán)信用評級從“AA－”調(diào)低至“A＋”2011年3月25日，標普宣布將葡萄牙長期主權(quán)信貸評級從“A-”降至“BBB”，3月29日，標普宣布將葡萄牙主權(quán)信用評級下調(diào)1級至BBB-2011年4月1日，惠譽下調(diào)葡萄牙評級，將其評級下調(diào)至最低投資級評等BBB-。稱債臺高筑的葡萄牙需要救援。2011年4月，葡萄牙10年期國債的預(yù)期收益率已經(jīng)升至9.127%，創(chuàng)下該國加入歐元區(qū)以來的新高。與此同時葡萄牙將至少有約90億歐元的債務(wù)到期，葡萄牙政府實在支撐不住了，既沒錢、沒法償還到期的債務(wù)，又沒有有效的融資途徑，不得不提出經(jīng)濟救援申請。103房地產(chǎn)泡沫是愛爾蘭債務(wù)危機的始作俑者。2008年金融危機爆發(fā)后，愛爾蘭房地產(chǎn)泡沫破滅，整個國家五分之一的GDP遁于無形。隨之而來的便是政府稅源枯竭，但多年積累的公共開支卻居高不下，財政危機顯現(xiàn)。更加令人擔憂的是，該國銀行業(yè)信貸高度集中在房地產(chǎn)及公共部門，任何一家銀行的困境都可能引發(fā)連鎖反應(yīng)。愛爾蘭5大銀行都瀕臨破產(chǎn)。為了維護金融穩(wěn)定，愛爾蘭政府不得不耗費巨資救助本國銀行，把銀行的問題“一肩挑”，從而導致財政不堪重負。財政危機和銀行危機，成為愛爾蘭的兩大擔憂。史上罕見，公共債務(wù)將占到GDP的100%。消息一公布，愛爾蘭國債利率隨即飆升。愛爾蘭十年期國債利率已直抵9%，是德國同期國債利率的三倍。由此掀開了債務(wù)危機的序幕。房地產(chǎn)業(yè)綁架了銀行，銀行又綁架了政府，這就是愛爾蘭陷入主權(quán)債務(wù)危機背后的簡單邏輯。

愛爾蘭債務(wù)危機1042011年9月19日，標普宣布，將意大利長期主權(quán)債務(wù)評級下調(diào)一級，從A+降至A，前景展望為負面。在希臘債務(wù)危機愈演愈烈之際，意大利評級下調(diào)對歐洲來說無疑是雪上加霜。2010年意政府債務(wù)總額已達1.9萬億歐元，占GDP比例高達119%，在歐元區(qū)內(nèi)僅次于希臘。由于意大利債務(wù)總額超過了希臘、西班牙、葡萄牙和愛爾蘭四國之和，因此被視為是“大到救不了”的國家。意大利債務(wù)危機105

意大利和其他出現(xiàn)債務(wù)危機的歐洲國家所面臨的，并不是簡單收支失衡問題，而是根本性的經(jīng)濟擴張動能不足問題。這些南歐國家在享受高福利的同時，卻逐漸失去全球經(jīng)濟競爭力。其不同程度存在的用工制度僵化、創(chuàng)新能力低、企業(yè)活力不足、偷稅以及政治內(nèi)耗劇烈等，是解決債務(wù)危機的重要障礙。然而，目前意政府乃至整個歐元區(qū)在應(yīng)對債務(wù)危機上，還僅僅以緊縮開支、修復(fù)政府短期資產(chǎn)負債表為主攻方向，在體制性改革問題上卻重視不夠。倘若這些陷入危機的南歐國家不進行一番傷筋動骨的體制性改革，債務(wù)危機將無法獲得根本性解決。1062011年10月7日，惠譽宣布將西班牙的長期主權(quán)信用評級由“AA+”下調(diào)至“AA-”，評級展望為負面。2011年10月18日，繼惠譽和標普之后，穆迪也宣布將西班牙的主權(quán)債務(wù)評級下調(diào)兩檔至A1，前景展望為負面經(jīng)濟疲軟、財政“脫軌”，加上超高的失業(yè)率和低迷的房地產(chǎn)市場讓西班牙已不堪重負。該國經(jīng)濟增長乏力、財政債臺高筑和房地產(chǎn)市場萎靡不振，以及這些問題之間不斷加深的負面反饋效應(yīng)。西班牙債務(wù)危機1071.影響歐元幣值的穩(wěn)定2.拖累歐元區(qū)經(jīng)濟發(fā)展3.延長歐元區(qū)寬松貨幣的時間4.歐元地位和歐元區(qū)穩(wěn)定將經(jīng)受考驗5.威脅全球經(jīng)濟金融穩(wěn)定1歐債危機簡介主要影響108crisis2整體經(jīng)濟實力不均1協(xié)調(diào)機制與預(yù)防機制的不健全3歐元體制天生弊端4.歐式社會福利拖累6歐洲一體化進程5民主政治的異化:2歐債危機形成原因1091.歐元區(qū)內(nèi)部機制：協(xié)調(diào)機制運作不暢，預(yù)防機制不健全,致使救助希臘的計劃遲遲不能出臺，導致危機持續(xù)惡化。

2.整體經(jīng)濟實力薄弱：遭受危機的國家大多財政狀況欠佳，政府收支不平衡在歐元區(qū)內(nèi)部存在嚴重的結(jié)構(gòu)失衡問題，地域經(jīng)濟水平的差異和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)差異導致債務(wù)危機國家的競爭力削弱；

3.歐元體制天生弊端：作為歐洲經(jīng)濟一體化組織，歐洲央行主導各國貨幣政策大權(quán)，歐元具有天生的弊端，經(jīng)濟動蕩時期，無法通過貨幣貶值等政策工具，因而只能通過舉債和擴大赤字來刺激經(jīng)濟,《穩(wěn)定與增長公約》沒有設(shè)立退出機制；2債務(wù)危機形成原因主要原因1104.歐式社會福利拖累：高福利制度異化與人口老齡化，希臘等國高福利政策沒有建立在可持續(xù)的財政政策之上(凱恩斯主義財政政策的長期濫用)，歷屆政府為討好選民，盲目為選民增加福利，導致赤字擴大、公共債務(wù)激增，償債能力遭到質(zhì)疑。

5.民主政治的異化:6.歐盟內(nèi)部：德國堅定地致力于構(gòu)建“一體化”歐洲的戰(zhàn)略，法國有相同的意向，但同時也希望通過“歐洲一體化”來遏制德國。德法有足夠的經(jīng)濟實力和雄厚的財力在歐債危機之初，甚至現(xiàn)在在很短時間內(nèi)疚可遏制危機蔓延并予以解決。之所以久拖不決，其根本目的在于借歐債危機之“機”，整頓財政紀律（特別市預(yù)算權(quán)），迫使成員國部分讓出國家財政主權(quán)，以建立統(tǒng)一的歐洲財政聯(lián)盟，在救助基金及歐洲央行的配合下，行使歐元區(qū)“財政部”的職能，以便加速推進歐洲一體化進程2債務(wù)危機形成原因主要原因1111評級機構(gòu)2財務(wù)造假3積稅與就業(yè)4EU引起威脅2債務(wù)危機形成原因關(guān)于評級機構(gòu)及其他112二、1.評級機構(gòu):美國三大評級機構(gòu)則落井下石，連連下調(diào)希臘等債務(wù)國的信用評級。(2009年10月20日，希臘政府宣布當年財政赤字占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比例將超過12%，遠高于歐盟設(shè)定的3%上限。隨后，全球三大評級公司相繼下調(diào)希臘主權(quán)信用評級，歐洲主權(quán)債務(wù)危機率先在希臘爆發(fā)。)至此，國際社會開始擔心，債務(wù)危機可能蔓延全歐，由此侵蝕脆弱復(fù)蘇中的世界經(jīng)濟。2財務(wù)造假埋下隱患：希臘因無法達到《馬斯特里赫特條約》所規(guī)定的標準，即預(yù)算赤字占GDP3%、政府負債占GDP60%以內(nèi)的標準，于是聘請高盛集團進行財務(wù)造假，以順利進入歐元區(qū)。3.稅基與就業(yè)不樂觀：經(jīng)濟全球化深度推進帶來稅基萎縮與高失業(yè)4．歐盟的威脅：馬歇爾計劃催生出的歐共體，以及在此基礎(chǔ)上形成的歐盟，超出了美國最初的戰(zhàn)略設(shè)定，一個強大的足以挑戰(zhàn)美元霸主地位的歐元有悖于美國的戰(zhàn)略目標。

2債務(wù)危機形成原因關(guān)于評級機構(gòu)及其他1131歐盟峰會成果（2011.10）2歐盟峰會成果（2011.12）3宋鴻兵3解救方案114一、銀行體系注資問題

3解救方案之10月峰會歐盟被迫采取一系列措施提供流動性，借以穩(wěn)定銀行體系：歐洲央行聯(lián)合美聯(lián)儲、英國央行、日本央行和瑞士央行在3個月內(nèi)向歐洲銀行提供無限量貸款；歐洲央行重啟抵押資產(chǎn)債券的收購；歐洲央行重新發(fā)放12個月期銀行貸款。在此次峰會上，歐盟領(lǐng)導人達成一致，要求歐洲90家主要商業(yè)銀行在2012年6月底前必須將資本金充足率提高到9%。銀行國別資本補充額度（單位：億歐元）希臘300西班牙262意大利147葡萄牙78法國88德國52總計約10601153解救方案之10月峰會二、EFSF擴容問題實現(xiàn)“EFSF的杠桿化操作”，即以目前現(xiàn)有資金向高比例債券提供擔保，主要分為兩種方式：方式一：按20-25%的比例，用EFSF剩余資金額度為新發(fā)債券提供“信用增級”，投資者購買債券時可以購買“風險保險”，從而使債券獲得EFSF的擔保，當債券出現(xiàn)違約損失時，債權(quán)人可以從EFSF獲得至少20%的面值補償；方式二：依托EFSF成立“特別用途工具”（也有稱“特別用途投資工具”，縮寫為SPV/SPIV），吸納歐盟以外民間或主權(quán)基金以充實EFSF可用資金額度。1163解救方案之10月峰會三、希臘主權(quán)債務(wù)減記問題歐盟和IMF：1090億歐元援助貸款銀行等私人投資者：自愿減記21%私人債僅減記幅度第二輪救助計劃所需資金21%252050%114060%1090私人債僅減記幅度與第二輪救助希臘計劃所需資金對比1173解救方案之12月峰會一、達成“新財政協(xié)議”財政協(xié)議的主要內(nèi)容包括：1.政府預(yù)算應(yīng)實現(xiàn)平衡或盈余，年度結(jié)構(gòu)性赤字不得超過名義GDP的0.5%；2.成員國超過歐盟委員會設(shè)定的3%的赤字上限，將受到歐盟制裁，除非多數(shù)歐元區(qū)成員國反對；3.債務(wù)占比超過60%的國家，其債務(wù)削減數(shù)量指標的細則必須依據(jù)新的規(guī)定；歐盟將加強對成員的財政監(jiān)督和評估，有權(quán)要求涉嫌違反《穩(wěn)定與增長公約》的成員國重新修改預(yù)算；4建立并落實各成員國政府債券發(fā)行計劃事先報告制度5.加強財政一體化；加強協(xié)調(diào)與管理，強化歐元區(qū)。1183解救方案之十二月峰會二、強化EFSF和ESM強化EFSF：迅速實施EFSF的杠桿化擴容方案；歡迎歐洲央行作為EFSF介入市場操作的代理機構(gòu)；EFSF將繼續(xù)發(fā)揮作用，為已啟動的項目提供融資。調(diào)整ESM：ESM提前至2012年7月啟動；歐盟委員會和歐洲央行為維護金融和經(jīng)濟穩(wěn)定，可對金融援助做出緊急決定，達到85%多數(shù)同意即可；實繳資本和ESM已發(fā)放貸款的比率維持在15%以上。（同時運行，強化救助能力）

1193解救方案之12月峰會三、向IMF注資，提高救助資金的融資規(guī)?！半p邊貸款”：共注資2000億歐元歐元區(qū)國家央行：1500億歐元非歐元區(qū)國家：500億歐元1203解救方案之宋鴻兵建議化解危機的辦法